一、金属板料成形中物性参数辨识与应变路径控制(论文文献综述)
王鹏跃[1](2021)在《考虑温成形历史的AA5754铝合金构件静力学性能研究》文中提出在汽车轻量化的背景下,铝合金由于具有密度小、比强度高、耐腐蚀等的特点在汽车领域中的应用越来越广泛。而铝合金板材室温成形性较差,温成形技术可以提高金属材料的成形性且成形回弹小、精度高,可用于生产复杂车身零部件。铝合金板材在生产中由于轧制工艺等原因普遍存在各向异性。各向异性的存在使板材在复杂应力状态下变形路径明显区别于各向同性材料,导致各向同性的本构模型仿真预测的失效极限不可靠。同时,温成形过程会导致成形件几何和材料力学响应的改变,为构件使用性能的准确预测提出了新的挑战。因此,本文开展了各向异性铝合金的温变形和温成形极限的试验和建模研究;通过多种路径的温预应变-室温服役两段加载试验,系统的研究了温成形因素对于铝合金后续服役的影响,并通过建模将温热成形历史因素引入到复杂温热成形构件的性能预测中。对AA5754铝合金的温成形工艺应用和温成形构件性能设计具有重要的意义。本文利用单轴温拉伸试验、0°、45°和90°单轴拉伸试验和温成形极限试验研究了AA5754铝合金在温成形条件下的各向异性温变行行为和温成形极限。结果表明AA5754铝合金板材的成形极限随着温度的升高和应变率的降低而增加;AA5754铝合金表现出厚向异性面内同性,其各向异性特征不会受温度和变形过程影响。基于铝合金温成形过程中的损伤断裂机理,建立了统一的各向异性多轴损伤本构模型。该模型考虑了铝合金的各向异性,将应变、应变速率和成形温度等因素耦合,较好的反映了AA5754铝合金的温变行和失效规律。利用遗传算法确定了本构方程组中的材料常数。通过统计分析和有限元模型验证了所建立的本构模型能够有效地预测AA5754铝合金的各向异性变形流动与温成形极限,指导工业温成形。通过多种路径的温预应变-室温服役两段加载试验研究了AA5754铝合金温预成形时效后,再次加载时的硬化行为和失效行为的演化规律,发现温变形对AA5754铝合金静力学性能的影响显着。预变形后板材出现了时效软化和包申格效应。屈服应力随着预应变的增大而增大,失效应变随着预应变的增加线性降低。成形温度越高,相同预应变条件下板材的屈服强度越低,硬化指数和失效应变越大。AA5754铝合金第二段加载的静力学性能对成形应变率和应力状态不敏感。建立了考虑温成形历史的损伤本构模型,描述温预变形后AA5754铝合金的后继硬化行为和失效行为。该模型能够表征AA5754铝合金在不同温度预变形后出现的时效软化和包申格效应,可以预测复杂应力状态下AA5754铝合金失效断裂,同时还能描述不同温度预成形历史引起的材料延性损失;利用遗传算法和试验结果确定了方程的材料常数。有限元仿真结果表明该本构模型能够有效的考虑温预成形对AA5754铝合金硬化和失效行为的影响,准确的预测AA5754铝合金在复杂应力状态下的变形和失效。基于本文建立的各向异性多轴损伤本构和考虑温成形历史的损伤本构模型进行了成形服役顺序耦合仿真,发现成形因素会引起帽形梁三点弯曲失效形式的改变。厚度减薄会导致失效提早发生,预应变因素会使帽形梁侧壁延性损失,导致失效提早发生的同时,还会引起裂纹沿冲头轴向扩展。成形因素虽然增加了帽形梁59.5%极限抗弯载荷,但是失效位移大幅降低了62.5%,导致帽形梁失效前的吸能降低了42.9%。为温成形构件的性能设计和预测提供了理论指导。
李婷[2](2020)在《人工时效时间及预拉伸对6061铝合金弯曲变形回弹行为的影响研究》文中研究说明铝合金成形工艺广泛应用于汽车行业用于制造车身、面板、底盘等多种零部件,而在成形过程中,加工工件可能会出现回弹、开裂、截面变形等缺陷。为了避免在进行大批量零件生产时出现大范围的零件加工缺陷,需要对弯曲成形工艺进行深入的研究。本文以6061铝合金轧制板材为研究对象,通过INSTRON5966型电子万能试验机对经过固溶处理的6061铝合金板材和人工时效处理1h、2h、4h和8h的6061铝合金板材进行准静态拉伸和三点弯曲试验,结合DIC(DigitalImageCorrelation,DIC)设备实时获得试样在塑性变形过程中的弯曲曲率分布,利用LS-DYNA有限元分析软件对6061铝合金板材弯曲以及回弹的过程进行模拟。研究了该金属材料在不同人工时效条件下的弯曲成型性能,讨论了硬化指数n、硬化系数K等材料参数对6061铝合金板材弯曲回弹、应力分布、截面变形的影响。研究表明:固溶热处理能明显提高6061铝合金板材的塑性变形能力,提高试样的延伸率。经过固溶处理的板材的加工硬化指数n最大,经过人工时效处理的6061铝合金板材的加工硬化指数n迅速减小,并且人工时效时间越长,加工硬化指数n越小。随着人工时效时间的增长,6061铝合金试样的强度得到提升,加工硬化率逐渐变大,同时在变形过程中容易出现缩颈现象。T6铝合金板材上表面的等效压应力和下表面的等效拉应力均随着人工时效时间的增加而逐渐增大,并且差值逐渐增大,从而导致回弹量增大。应变硬化系数K的增大促进了厚度的不均匀分布和截面的畸变。为模拟板料真实成型过程,本文采用先预拉伸后三点弯曲的实验方法针对6061铝合金板材的弯曲成型问题进行研究。首先,对6061铝合金试样在准静态条件下进行单次预拉伸和循环预拉伸试验,依次加载的预拉伸量分别为2mm,4mm,6mm,8mm。然后对经过预加载的试样进行三点弯曲试验。分析6061铝合金板材在加载—卸载的循环加载过程中的力学性能,研究不同塑性应变程度的材料弹性模量的变化规律及其对弯曲性能的影响。并根据不同预拉伸的试样的二次拉伸流动应力曲线,初步获得了考虑预应变的材料本构模型。研究表明:随着塑性变形的不断加大,6061铝合金的非弹性回复行为逐渐变大,弹性模量E的值不断减小,弯曲的回弹角度逐渐变大。
赵川[3](2020)在《可展开结构波纹盘成形模具设计及工艺研究》文中研究表明波纹盘作为一种新型可展开结构,可以解决大型航天器结构不能以展开状态发射到太空中这一问题。本文通过调研国内外技术文献,研制可展开结构波纹盘,利用金属波纹储存弹性势能,发射升空后由气动展开。波纹盘由机加、焊接、数控渐进成形加工而成,其中波纹盘焊接、模具设计和数控渐进成形工艺为本文研究重点内容,研究了波纹盘锥形薄板微束等离子焊接工艺,数控渐进成形技术的基础理论与关键参数,开展波纹盘数控渐进成形实验。本文选择材料为塑性较好的304不锈钢薄板,厚度为0.2mm。首先对304不锈钢试件进行力学性能实验,包括拉伸试验和弯曲试验,了解其成形性能。然后利用微束等离子焊接工艺进行波纹盘锥形薄板坯料焊接,在调研文献的基础上,对试件进行试焊,探索最优焊接参数。微束等离子焊接设备包括AWS-200N焊机,水冷却系统和氩气瓶。为保证锥形薄板焊缝质量,设计并投产锥形薄板专用焊接工装,其中设计有背面保护气孔,水冷却通道保证焊缝质量。根据焊接试验参数进行锥形薄板焊接。通过观察焊缝质量,锥形薄板焊接试验获得圆满成功。随后进行波纹盘模具设计,依据波纹盘零件工艺分析确定模具材料,经理论分析确定凹模和成形工具头结构。本文应用平面应变理论研究数控渐进成形的应力应变规律,分析表明变形区壁厚变化遵循正弦定律。介绍了两种数控渐进成形方式,确定成形方法。对数控渐进正成形进行应力分析,通过理论研究得出进给量选择标准,以及成形工具头与凹模之间间隙的确定。然后对波纹盘特性分析以及渐进成形工艺研究,通过优化工具头加工轨迹有利于提高工件表面质量,并对回弹控制做出简要分析。根据理论分析,制定实验方案,展开波纹盘渐进成形实验,实验取得初步成果,通过分析实验结果,总结实验经验和教训,为进一步实验优化提供理论基础和依据。
刘文权[4](2018)在《热冲压损伤演化力学行为与成形性预测研究》文中提出高强度钢热冲压是对高温板料进行冲压成形并保压淬火以获得高强度零件的先进制造技术,是实现车身轻量化和保障整车碰撞安全性的重要途径。热冲压成形阶段涉及复杂的热-力耦合问题,温度、应变率影响下的材料损伤演化对高强度钢板热成形性的准确预测提出了新的要求和挑战。高温下成形工艺的不合理将促使板料内部损伤的加剧发展,并最终导致板料的失稳破裂,这将严重影响产品质量并造成资源浪费。因此,对高强度钢板在热冲压成形工艺下的损伤演化行为进行深入研究,进而建立准确的成形性预测方法,对热冲压实际生产具有重要的现实意义。本文通过开展高强度硼钢22MnB5高温拉伸热模拟实验和成形极限实验研究,对板料的高温变形力学行为和断裂机理进行了系统研究。进一步,基于实验结果分析,发展了适用于热冲压问题的细观损伤模型本构积分算法和成形极限预测方法。最后,结合所识别的高温损伤特征参数,实现了板料高温成形极限和实际热冲压过程中板料破裂的准确预测。为此,本博士论文主要研究内容包括:(1)设计开展了系统的热-力模拟拉伸实验,研究了降温速率、拉伸速度以及变形温度对铝硅镀层高强度硼钢22MnB5流动行为和断裂特征的影响。同时,借助非接触光学测量技术和红外测温技术,研究了高温样件标距长度对应力-应变曲线计算结果的影响。实验结果表明,降温速率、拉伸速度以及变形温度均会对材料的延伸率、峰值力等产生显着影响;此外,在匀速拉伸过程中,高温样件不同位置在不同拉伸阶段将表现出不同的变形速率,这种局部应变率效应会对材料的力学性能产生影响。通过对样件断口进行微观形貌观测并结合变形特征分析,明确了 22MnB5板料的断裂机理:微孔洞形核-微孔洞长大-孔洞间聚合-形成微裂纹-形成宏观裂纹并发生断裂。同时,阐明了温度和应变率对样件损伤演化的影响。(2)针对高强度钢板高温变形特点,采用完全隐式的向后Euler应力返回算法,实现了率相关Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤模型的本构积分,并开发了VUMAT用户材料子程序。采用参数反分析法对22MnB5在不同变形温度、应变率下的损伤特征参数进行了准确识别。通过有限元数值仿真,研究了局部应变率对材料变形行为的影响:在拉伸相同位移时,与不考虑应变率仿真相比,样件的均匀变形程度将明显增大。研究了样件在拉伸过程中的损伤演化规律和加载工况对损伤参数的影响;最后,分析了损伤特征参数对材料力学行为的影响。(3)通过自主开发的国内首台套热成形极限测试设备,开展了高强度硼钢成形极限实验研究。基于Nakazima胀形实验测试原理,建立了 22MnB5在不同胀形温度下的热成形极限图(Thermal Forming Limit Diagram,TFLD)。借助于非接触光学测量技术,对样件在胀形过程中的变形特点进行了详细分析,并分析了温度、摩擦对板料成形性的影响。进一步基于双拉-预变形理论,对成形极限最低点出现在成形极限图的右半区做出了合理解释。(4)建立了耦合细观损伤的M-K模型成形极限预测方法,对预测流程做了详细推导。分别以临界孔洞体积分数和失效孔洞体积分数为判据对22MnB5在室温和高温下的成形极限进行了理论预测,分析了孔洞损伤在不同加载路径下的演化规律。同时,建立了 Nakazima胀形有限元模型,采用识别的损伤参数和VUMAT子程序,实现了对样件断裂位置的准确预测并分析了高温变形对损伤演化的影响。进一步,通过有限元仿真建立了 22MnB5在不同温度和变形速度下的成形极限图。同时,建立了 22MnB5在不同温度下的应力成形极限图并做了规律分析。(5)利用开发的VUMAT子程序,对某车型B柱的热冲压过程进行了数值仿真并开展了实验验证。对板料在成形过程中的温度场、损伤分布规律等做了分析。通过对冲头力-位移曲线、板料破裂位置的预测,进一步验证了本文建立的耦合损伤本构积分算法和损伤参数识别的有效性,可用于实际热冲压过程中板料的成形性预测。最后,分析了初始成形温度和冲压速度对22MnB5板料成形性的影响。
付守冲[5](2018)在《5A06铝合金交叉筋壁板激光加热诱导成形技术研究》文中指出轻量化壁板是在航空航天领域应用广泛的一种板材,这种板材重量很轻,但依然具备高强度及高刚度。虽然轻量化壁板具有很多优点,但由于其结构复杂(如加强筋结构),成形非常困难,且采用传统方法进行成形成本高而且效率低,严重制约了其应用,亟需寻找一种成形方法提高轻量化壁板的成形效率。激光加热诱导成形技术是一种无模成形技术,这种成形技术利用高能激光束加热诱导板材产生温度梯度及塑性变形,使得板材产生弯曲变形。这种成形技术成形效率高、成本低,非常适合成形轻量化壁板。5A06铝合金交叉筋壁板是一种具有正交加强筋的轻量化壁板,本文主要针对5A06铝合金交叉筋壁板激光加热诱导成形技术进行了研究。为研究交叉筋壁板激光加热诱导成形的特点,本文首先分析了板材激光加热诱导成形弹塑性本构关系,并基于弹塑性本构关系建立了板材激光加热诱导成形过程的热力耦合有限元分析模型。对5A06铝合金平板进行了激光加热诱导成形实验,利用高温热像仪及热电偶测试了温度场,并利用三维激光扫描仪对变形量进行了测量,验证了有限元模型的有效性。对5A06铝合金平板及交叉筋壁板的激光加热诱导成形进行了有限元分析,揭示了平板边缘效应的成因及交叉筋壁板的成形规律,结果表明,沿扫描线方向的塑性应变导致了交叉筋壁板的边缘效应现象。变形量相同的情况下,激光光斑尺寸对壁板变形的影响最大,其次为激光功率及扫描速度,并基于半无限大固体热传导方程推导了板材激光加热过程中温度场影响因子模型,揭示了不同工艺参数对壁板变形规律的影响机理。壁板宽度对变形的影响规律分析表明,宽度增大后,整体受到的垂直于扫描线方向的等效热弯矩增大,从而增大了壁板的边缘效应。沿扫描线不同部位变形对壁板变形的影响有限元分析结果表明,交叉筋壁板加强筋两侧板材的变形是壁板成形的关键,尤其是网格区域薄板。针对铝合金交叉筋壁板成形实验中出现的非期望扭曲变形现象,利用有限元分析方法对交叉筋壁板成形中的温度场及应力应变场进行了分析,分析结果表明,交叉筋壁板激光加热诱导成形后壁板中部加强筋存在很大的压应力及弯曲应力,并随着壁板的持续成形而不断增大。建立了交叉筋壁板截面的等效模型,基于最小势能原理建立了不同加强筋的失稳临界载荷模型,结果表明中部筋的失稳临界载荷小于边缘筋的失稳临界载荷。因此在壁板的成形中,中部加强筋会首先发生侧倾失稳,从而导致壁板产生非期望扭曲变形现象,并提出了协同变形扫描策略,从而消除了壁板产生的非期望扭曲变形现象。针对交叉筋壁板的成形,研制了激光加热诱导成形装备。在交叉筋壁板激光加热诱导成形过程中,为提高壁板的激光吸收率,采用在壁板表面涂覆石墨粉的方法。针对壁板表面涂覆石墨与水的混合液后壁板表面出现的腐蚀现象,利用EDS能谱分析方法对壁板腐蚀表面进行了能谱分析,分析结果显示壁板涂覆石墨水溶液后发生了吸氧电化学腐蚀,通过利用无水乙醇与石墨混合喷涂壁板,解决了壁板涂覆石墨后的腐蚀现象。在壁板激光加热诱导成形过程中,针对壁板的成形精度,利用三角几何方法建立了以壁板不同扫描位置变形量为判据的精度保证模型,并可获得壁板成形后不同扫描位置在不同方向的变形量大小,为保证壁板激光加热诱导成形精度提供了理论依据。基于协同变形扫描策略及精度保证策略,对交叉筋壁板进行了成形实验研究,分析了不同位置的协同变形规律,以不同部位加强筋变形一致为优化目标,对工艺参数进行了优化,并利用三维激光扫描仪对成形精度进行了检测,结果表明协同变形扫描策略可对不同尺寸交叉筋壁板进行有效成形。
周玉[6](2017)在《预胀形对单点渐进成形板料变形过程的影响》文中研究说明金属板料的渐进成形技术是一种新兴的柔性加工技术,该技术可在无模或简单支撑模具的条件下快速成形非回转体、非对称体等其他形状复杂的钣金件。尽管该技术发展前景广阔,但目前仍存在着零件厚度不均匀、局部减薄严重、成形精度较差等缺陷。针对上述技术问题,本文基于预胀形-单点渐进成形相结合的板料成形技术,首先将DC04冷轧深冲钢板预胀至不同高度(15mm、25mm)后,再利用单点渐进成形将预胀形件加工为不同成形角(55°、65°)的圆锥台制件,探讨预胀形对板料渐进成形变形规律的影响。基于理论研究,对胀形、单点渐进成形的变形状态作了详细分析,重点研究了单点渐进成形工具头在第一层及中间层时板料的应力应变状态及其影响因素,为改善厚度分布提高成形精度及成形极限分析提供理论依据;分析了加工参数对单点渐进成形时板料厚度、成形精度、成形极限的影响;基于单点渐进成形设计复合渐进成形实验。采用两种预胀形高度分别进行两种成形角的圆锥台件的加工成形,分析了板料的厚度分布、晶粒变形规律;并利用Simufact12.0进行了相应的有限元模拟,分析了制件几何精度及应力、应变分布规律。结果表明:1)单点渐进成形时,板料并不是局部小变形,而是存在协同变形区,且变形程度与距离工具头的远近有关;成形角越大,制件的最大减薄率、厚度分布波动越大;初始加工时,板料法兰区金属影响范围逐渐减小和累计加工硬化不断增加的相互作用以及轴向进给量的不同使得板料出现异常减薄带;后续加工时,加工硬化和回弹的综合作用使壁厚趋于稳定;2)采用胀形预成形—渐进终成形的复合成形方式加工零件,能有效的改善零件的厚度分布,缩小板料异常减薄范围,提高零件的几何精度;复合成形能够很好的改善板料整体的晶粒分布情况,减小了非变形区金属对变形区金属的影响;且单点渐进成形时成形角越大,板料变形区受到的拉应力比重越大,应变分布越不均,预胀形使得制件应变分布更加均匀。
癿建建[7](2017)在《AZ31B镁合金多道次单点渐进热成形工艺模拟优化》文中研究说明单点渐进成形工艺是一种新型的板料柔性成形技术,具有无需或者只需简单支撑模、能提高材料成形性能、可成形复杂形状零件等特点,特别适合小批量、多品种以及快速原型制造,能够满足现代市场对产品个性化生产的需求,因此,该技术具有广阔的发展前景。本文选用研究材料为AZ31B镁合金薄板,其在常温下成形性能较差,因此本文将多道次单点渐进成形与热成形相结合,研究多道次单点渐进热成形中各工艺参数对成形质量的影响规律以及确定成形圆筒直壁件的最优工艺参数组合。首先,通过查阅文献收集了 AZ31B镁合金薄板材在不同温度下的弹性模量、泊松比、厚向异性系数参数,然后进行了 AZ31B镁合金薄板的拉伸试验,获得了常温以及150℃,20℃,250℃,300℃下AZ31B镁合金板料的应力应变数据,为后文AZ31B镁合金薄板材多道次单点渐进成形有限元模型的建立作准备。通过拉伸试验发现,常温下AZ31B镁合金流变应力曲线从高到低依次为0°、90°、45°,三个方向的力学性能差别不大,板料呈现出面内各向同性。中高温条件下随着温度升高,AZ31B镁合金各个方向(沿轧制方向0°、90°、45°)试样的流变应力峰值逐渐降低,试样延伸率逐渐增大。其次,建立了 AZ31B镁合金多道次单点渐进热成形有限模型,发现常规路径设计的成形零件底部出现了凸台现象。针对凸台现象设计了两个成形路径成形策略,经过仿真后发现成形策略二可以很好地解决凸台现象。再次,以成形零件厚度均匀性为研究目标,研究了各道次成形深度差,成形零件截面形状,成形道次数,成形温度,成形工具直径,进给速度,压下量对厚度均匀性的影响规律。最后,采用正交试验,确定了三道次和四道次条件下各因素对成形零件厚度均匀性影响大小顺序,获得了三道次和四道次条件下的最优工艺因素组合,将三道次和四道次的优化模拟结果以及实际加工零件进行对比后发现,四道次条件下成形零件质量最好,四道次条件下最优工艺组合为:成形温度250℃,进给速度250mm/min,成形工具直径10mm,压下量0.8mm。
李丽华[8](2016)在《搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升特性研究》文中提出板料渐进成形不需要或仅需要部分模具,适用于钣金零件的试制、个性化定制和小批量生产,因而受到广泛的关注和研究。随着镁合金、铝合金和钛合金等难成形轻金属材料的广泛应用,温/热渐进成形成为渐进成形领域的研究热点。在各种加热方法中,利用转动的工具与板料间的摩擦加热板料的搅拌摩擦渐进成形因为不需要额外的加热装置,方法简单,节能环保,最为引人关注。搅拌摩擦渐进成形中,板料局部温度升高特性是影响板料成形性能的关键因素,充分了解工艺参数对成形中板料局部温度升高的影响规律和影响程度,建立完整的板料渐进成形过程温度变化数学模型是合理制定搅拌摩擦渐进成形工艺的基础。而到目前为止,对于搅拌摩擦渐进成形的研究尚处于初始阶段,相关研究主要集中于少数工艺参数对板料温度变化的影响以及成形性能的研究。本文采用实验研究的方法对搅拌摩擦渐进成形中板料温升的作用机制,各工艺参数对板料局部温升的影响规律和影响程度进行分析和讨论。基于传热学基本理论,将搅拌摩擦渐进成形中板料的传热过程进行合理简化和抽象,推导建立板料的温度变化数学模型。在数值模拟研究中,建立等效工具等效温度和成形工艺参数间关系的数值模型,并利用其完成实际零件的数值模拟。用实验的方法对比讨论各工艺参数对成形后零件的晶粒大小和力学性能的影响。首先,本文采用往复渐进成形直沟槽实验,对比不同位置的测温点的温度变化规律,证明在与成形区域接近的测温点处,板料的温度变化规律与成形处的变化规律相似,可以用来表征成形区域板料的温度变化规律。通过单次渐进成形直沟槽实验和往复渐进成形直沟槽实验,对比分析板料局部温升的作用机制,证实由工具自转产生的摩擦热是造成板料的局部温升的主要原因。通过单次渐进成形沟槽实验测量板料温度变化,分别研究各因素对搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升的影响,为本文后续实验研究设计提供参考。在此基础上,本文采用正交实验与响应面实验的方法,以AZ31B板料为实验材料,对各工艺参数及其交互项对板料局部温升峰值的影响趋势及其影响水平进行更深入更全面的实验研究。通过对实验结果进行方差分析和回归分析,建立板料局部温升峰值相对各工艺参数的回归方程,并对其进行回归评价。正交实验、响应面实验与单因素分析得到的各因素对于板料局部温度的影响趋势均为:温升值随着板料厚度、层进给深度、工具转速和加工倾角的增加而提高,随着进给速度的增加而减少,随工具直径的增大先增加后降低。根据正交实验的分析结果,进给速度和层进给深度是影响板料局部温升的两个最主要的因素。然后,本文对搅拌摩擦渐进成形中,板料的局部温升和传热过程进行合理的简化和假设,建立板料温升的数学模型。在傅里叶定律的基础上,将搅拌摩擦渐进成形中板料的传热过程简化和抽象为板料在线状连续移动热源作用下的温场模型。本文采用中心复合响应面实验设计,通过测试不同工艺参数组合条件下成形截头四棱锥零件距离棱边一定位置处温度变化,反向计算板料吸收热功率,再基于响应面分析,建立板料吸收热功率模型,并进一步讨论板料温度曲线和温场的变化规律。对比理论计算板料温度变化和实验结果,两者吻合较好,说明所提出的板料吸热功率计算方法可行。此外,针对搅拌摩擦渐进成形数值模拟中,因考虑工具转动而导致的计算量巨大,工程应用难以接受的问题,提出等效工具等效温度法。将转动工具等效为一定温度的固定工具,基于实验和响应面方法获得镁合金AZ31B板料等效工具等效温度与工艺参数的关系模型,将该模型用于棱锥盒零件的搅拌摩擦渐进成形数值模拟中,完成整个零件成形的模拟,并与实测温度进行对比,结果证明数值模拟温度变化曲线与实验结果在趋势、波动程度以及数值上较为吻合,证明将所提出的方法应用于实际零件成形过程数值模拟可行。最后,本文采用正交实验,结合拉伸实验、硬度实验和金相组织的观察,进一步地研究各工艺参数及其交互项对成形后零件的晶粒大小和力学性能的影响。根据金相组织观察的结果,在镁合金在摩擦搅拌渐进成形后,晶粒相对于原始板材的晶粒细化非常明显,表明各实验所对应的板材均发生了动态再结晶。方差分析发现,加工倾角,以及加工倾角与工具转速的交互项,是影响板料发生动态再结晶后晶粒大小的主要因素。拉伸实验和硬度实验的实验结果也表明,搅拌摩擦渐进成形后所得的各试样的显微硬度与抗拉强度相对于原始试样均有明显提高。表明利用摩擦搅拌渐进成形可以促使板料发生动态再结晶,再结晶后板料的力学性能也随之提高,可以作为制备细晶材料的一种方法。本文通过实验研究、数学模型推导、以及数值模拟的方法,从不同角度对搅拌摩擦渐进成形中板料局部温度升高规律进行系统性研究,为合理制定搅拌摩擦渐进成形工艺提供设计指导,为利用搅拌渐进成形过程中的摩擦热,和提高板料的渐进成形性能提供理论基础。
王超[9](2014)在《高强钢热成形接触导热和零件力学性能及工艺优化研究》文中研究说明为提高汽车安全性,降低尾气排放对环境的污染,高强度钢热成形越来越多应用在汽车结构件制造中。热成形是一个多物理场耦合作用的过程,热成形中传热相关问题是影响零件力学性能的关键因素,本文利用WISCO-HUST联合实验室开发的热成形实验生产线,研究了高强度钢热成形中接触热阻的测定及计算方法;分析了高强度钢热成形非均匀冷却对零件质量产生的影响,并提出了零件均匀化冷却的方案;然后利用相变动力学模型,阐述了冲压成形后零件力学性能预测方法,提出了通过优化成形工艺参数实现零件各区域力学性能定制的方法;最后,针对某汽车B加强板柱,利用有限元数值模拟技术对零件热成形过程进行了研究,分析成形中冷却不均及零件力学性能分布不均的原因,并提出了优化解决方法。研究结果如下:板料与模具之间的接触热阻(Thermal Contact Resistance, TCR)是热冲压成形工艺中影响传热的关键热物性参数。通过实验获得的板料及平模内部测量点温度变化曲线,利用顺序函数法求解热成形平模实验热传导反问题,计算了平模与板料接触表面热流密度及模具表面温度变化曲线,进而计算出接触热阻随时间变化曲线。结果表明,压强越高,通过界面的热流密度越快,且峰值越大;压强越小,通过界面的热流密度越平缓;接触热阻随温度下降而下降,并在马氏体相变开始温度附近出现奇点,且压强越大,奇点幅度越小。在同一压强下,接触热阻随时间减小,最后达到稳定值,且稳定值随着压强增加而降低。根据能量守能定律,利用计算所得接触界面热流密度,计算出硼钢WH1300HF在马氏体相变中所释放出的相变潜热,利用相变潜热随时间变化曲线计算出马氏体相变分数随温度变化曲线,进而并标定Koistien-Marburger马氏体相变模型参数。热冲压成形中,非均匀冷却会使零件力学性能分布不均匀,甚至会产生局部应力集中,而在淬火保压过程中出现开裂和裂纹等缺陷。本文分析了某汽车前保险杠热成形过程,由于零件与板料之间存在间隙及其接触压强不均,导致零件非均匀冷却而出现开裂;对比分析了零件均匀冷却和非均匀冷却条件下零件温度场分布及边界热流密度分布,提出了利用模具分块的方法改善模具与板料之间的接触的方法。选择性冷却技术可以获得具有梯度化力学性能的零件,准确预测零件力学性能可以为热成形生产工艺制定提供可靠依据。本文依据热成形过程中组织转变的特点,完善Li相变模型,结合零件冷却路径计算各相分数,进而预测零件最终力学性能。通过平模实验,修正计算模型中的关键参数,提出了通过优化成形工艺参数(保压时间,保压压力和保压温度)实现零件各区域力学性能定制。热成形在高温完成零件成形导致模具磨损率较高,研究高温下的板料与模具的摩擦磨损机理,能为改善接触条件,减少模具磨损率提供理论依据。本文通过自主研发的高温摩擦磨损试验机,利用平模实验研究了高强度钢板的摩擦磨损机制,分析了模具温度对板料和模具之间摩擦系数的影响,发现摩擦系数随模具温度降低而减小,摩擦系数随温度的变化主因是由于冷却过程中导致的相变造成的。当模具温度在马氏体相变温度以下时,实验中板料的主要微观组织结构为具有较高强度硬度的马氏体,板料与模具之间的摩擦磨损机制主要磨损机制为磨粒磨损,摩擦系数处于较低值。随着模具温度升高,板料中珠光体和铁素体含量增加,其强度硬度降低,此时的板料与模具之间的摩擦磨损机制主要为粘滞磨损,平均摩擦系数逐步增大,造成这种差别的主要原因是由于不同的模具温度导致板料具有不同的微观组织,从而具有不同的强度硬度值及塑性条件,而材料塑性越高,粘着磨损的倾向越大。由于原始B柱为盒型零件,采用热成形工艺易起皱,难以成形。利用自主设计并开发的高强度钢热成形实验生产线,采用近净坯料优化热成形对B柱零件局部优化,使零件用热成形工艺顺利成形。对B柱零件成形后淬火保压温度场进行分析。零件各部位冷却速率不均匀。成形结束时,零件圆角部位较其他部位温度略低,但随着保压时间增长,圆角部位的温度较其他部位高。利用B柱取样位置的温度计算曲线预测零件硬度及抗拉强度,基本与实验结果吻合。针对另一个B柱零件在实验中出现的起皱问题,利用局部优先成形方法,使易起皱部位先成形而后再整体成形,解决了起皱问题。
李纪雄[10](2014)在《基于热成形高强钢板的车身结构轻量化分析与优化》文中提出汽车车身结构设计和制造业不断发展新材料和新技术以适应轻量化设计的要求。具有强度、刚度、抗冲击性、回收使用和低成本等方面综合优势的高强度钢板在车身轻量化设计中得到越来越广泛的关注。本文以轻质高强度钢为对象,进行了基于热问题的性能研究、成形性分析,并以某自主品牌轿车车身为载体,采用建立的MSOT方法(M-多维因数车身模型、S-构件筛选、0-板厚多目标优化、T-实验验证)进行了结构轻量化分析和优化问题的系统研究。从表面形貌和成分能谱、心部的显微组织和成分能谱,对高强度热成形钢的微观组织进行了实验研究,并对比分析了未加热和加热后的显微组织和成分;以铁碳合金相图为基础,对亚共析钢类型的热成形钢进行了热处理工艺理论分析和热模拟试验的研究,获得了高强度硼化钢的CCT曲线。通过冷态拉伸试验和热模拟试验,测试分析了热成形硼钢在不同温度、不同变形速率下力学性能,并采用幂指数本构方程对常温和淬火后的应力应变曲线进行了拟合,采用热态材料模型对高温状态下应力应变曲线进行了拟合。通过高温成形极限试验,研究了热成形硼钢分别在600℃、700℃、800℃的成形极限,得到了成形极限图。针对轻量化车身的高强度结构件热成形问题,研究了热成形过程的数值模拟和工艺参数的优化。给出了热冲压成形方案流程,说明了热成形数值模拟中的热处理、相变和成形过程之间关系,分析了热冲压有限变形理论,热力学参数的关系和求解算法;建立了典型的车身部件热冲压的力学模型和有限元分析模型,并进行了部件的展开反求分析、热成形仿真求解和成形性结果的分析评价。热成形高强度钢的采用将使在车身结构的材料构成更加复杂,材料的强度等级范围更宽,这就使得车身结构的设计与分析应该具有对应的方法。针对轻量化车身结构性能目标问题,系统的进行了多维因数下车身结构仿真分析,主要包括:建立了车身结构的刚度、模态CAE模型,对它们进行了弯曲刚度、扭转刚度、模态特性分析和评价;建立了车身结构强度CAE模型,对它们进行了各极限工况下的结构强度分析和评价;建立了整车碰撞CAE模型,对车身结构进行了40%ODB偏置碰撞和侧面碰撞仿真分析和评价。通过对车身结构在碰撞和极限工况等情况下的受力特征分析、各构件板厚灵敏度分析计算,得到了车身结构高强度钢板的分布规律,筛选出了轻量化优化的目标零部件。由于热成形高强度钢板的使用,车身构件的钢板进一步变薄,而且全车将由不同强度和厚度的钢板所构成,因此研究板厚对结构性能的影响将更加重要。由此分析总结了车身板厚结构多目标优化的基本理论和优化算法的相关技术体系、综合减重流程和方法。以此为基础,分别建立了基于静动态性能近似模型和轻量化优化数学模型、基于正面偏置碰撞安全性的近似模型和轻量化优化数学模型、基于侧面碰撞安全性的近似模型和轻量化优化数学模型,并采用非支配多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对数学优化模型进行了求解计算,分别得到了结构质量和扭转刚度、结构质量和吸能、结构质量和加速度的Pareto解集。分别选取其中两种方案代入到有限元模型中计算,并与优化前仿真结果进行对比分析,研究表明优化的方法和结果是可行和有效的。通过白车身模态试验和仿真结果对比研究、40%ODB偏置实车碰撞试验和仿真结果对比研究、侧面实车碰撞试验和仿真结果对比研究,结果表明,在前述分析过程中建立的白车身和整车碰撞CAE模型是满足综合工程模拟仿真精度要求的。对车身结构多目标优化解,从疲劳强度、正面碰撞安全性、侧面碰撞安全性等角度对优化减重后两方案进行仿真分析,并与优化前的初始模型仿真计算结果进行对比研究,验证了轻量化车身板厚结构多目标优化的综合效果。
二、金属板料成形中物性参数辨识与应变路径控制(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、金属板料成形中物性参数辨识与应变路径控制(论文提纲范文)
(1)考虑温成形历史的AA5754铝合金构件静力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 温热成形工艺研究 |
1.2.1 温热成形工艺简介 |
1.2.2 温热成形工艺研究 |
1.2.3 金属热塑性本构建模研究 |
1.3 考虑成形历史的构件服役研究 |
1.3.1 考虑成形历史构件服役仿真研究进展 |
1.3.2 考虑应变路径效应的硬化行为研究 |
1.3.3 考虑应变路径效应的失效行为研究 |
1.4 研究意义及内容 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 AA5754铝合金温热力学行为试验研究 |
2.1 AA5754铝合金单轴温拉伸试验 |
2.1.1 材料和试样的制备 |
2.1.2 试验设备和试验方案 |
2.1.3 真实应力应变的计算 |
2.1.4 单轴温拉伸试验结果 |
2.2 AA5754铝合金各向异性研究 |
2.3 温成形极限试验 |
2.3.1 试验装置和模具的设计 |
2.3.2 试样的制备 |
2.3.3 试验方案与应变率的计算 |
2.3.4 温成形极限试验结果 |
2.4 本章小结 |
第3章 各向异性多轴损伤本构建模与验证 |
3.1 模型的建立 |
3.1.1 模型的建立 |
3.1.2 模型损伤参数研究 |
3.2 模型参数的确定 |
3.2.1 模型各向异性参数的确定 |
3.2.2 模型单轴变形常数的确定 |
3.2.3 模型FLC失效参数的确定 |
3.3 本构模型的有限元验证 |
3.3.1 单轴温拉伸有限元模型与试验验证 |
3.3.2 Marciniak试验的有限元模型验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 温热成形对AA5754铝合金室温静态力学性能的影响 |
4.1 热处理温度的影响研究 |
4.1.1 试验方案 |
4.1.2 试验结果 |
4.2 包申格效应的影响研究 |
4.2.1 试验方案 |
4.2.2 试验结果 |
4.3 成形因素对AA5754铝合金静力学性能的影响 |
4.3.1 试验方案 |
4.3.2 试验结果 |
4.3.3 成形因素对硬化行为的影响 |
4.3.4 成形因素对失效行为的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 考虑成形历史的损伤本构模型的构建 |
5.1 本构模型的建立 |
5.1.1 屈服准则 |
5.1.2 混合硬化 |
5.1.3 流动准则 |
5.1.4 损伤演化 |
5.2 材料常数的确定 |
5.2.1 屈服常数的确定 |
5.2.2 硬化常数的确定 |
5.2.3 损伤常数的确定 |
5.3 模型的验证 |
5.3.1 模型硬化行为验证 |
5.3.2 模型失效行为验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 考虑成形历史的损伤本构模型有限元验证与应用 |
6.1 考虑成形历史的损伤本构模型有限元验证 |
6.1.1 复杂应力状态失效的有限元验证 |
6.1.2 包申格效应的有限元验证 |
6.1.3 温热预应变效应的有限元验证 |
6.2 帽形梁成形-服役耦合有限元分析 |
6.2.1 帽形梁成形有限元模型和分析 |
6.2.2 帽形梁三点弯曲有限元模型和分析 |
6.3 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附图A 不同温成形条件下试样第二段加载载荷位移曲线 |
附表B 不同温成形条件下预成形的冲头位移 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(2)人工时效时间及预拉伸对6061铝合金弯曲变形回弹行为的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 弯曲成型国内外研究现状 |
1.3 变应变路径加载研究现状 |
1.4 铝合金板弯曲成型数值模拟方法概述 |
1.5 本文研究主要内容 |
第二章 6061铝合金弯曲变形试验研究 |
2.1 热处理-弯曲实验 |
2.2 预应变-弯曲实验 |
2.3 本章小结 |
第三章 人工时效时间对6061铝合金弯曲变形的影响 |
3.1 人工时效时间对拉伸力学性能的影响 |
3.2 SEM扫描电镜断口观察 |
3.3 弯曲变形性能 |
3.4 弯曲变形区域的曲率分布 |
3.5 有限元数值模拟 |
3.6 材料参数对回弹和截面畸变的影响 |
3.7 本章小结 |
第四章 预拉伸对6061铝合金力学性能的影响 |
4.1 拉伸力学性能 |
4.2 弯曲变形行为 |
4.3 本章总结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介 |
(3)可展开结构波纹盘成形模具设计及工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外可展开结构研究现状 |
1.2.2 国内可展开结构研究现状 |
1.2.3 国外板材渐进成形发展现状 |
1.2.4 国内金属板材渐进成形发展现状 |
1.3 课题主要研究内容 |
第2章 不锈钢薄板力学性能实验 |
2.1 引言 |
2.2 板料拉伸性能试验 |
2.3 板料弯曲性能试验 |
第3章 可展开结构圆锥坯薄板焊接试验 |
3.1 引言 |
3.2 微束等离子弧焊概论 |
3.2.1 微束等离子焊接工艺简介 |
3.2.2 微束等离子焊接原理 |
3.2.3 微束等离子弧焊接工艺参数 |
3.3 焊接试验条件与设备 |
3.3.1 实验设备 |
3.3.2 焊接试件的焊接试验 |
3.4 圆锥坯薄板焊接工装设计 |
3.4.1 基于锥形板焊接工装设计的分析 |
3.4.2 焊接工装总体设计 |
3.4.3 扇形薄板制备 |
3.4.4 锥形不锈钢薄板焊接试验 |
3.5 本章小结 |
第4章 数控渐进成形理论分析 |
4.1 引言 |
4.2 数控渐进成形机理研究 |
4.2.1 数控渐进成形原理 |
4.2.2 数控渐进成形规律 |
4.3 数控渐进成形过程与成形方式分析 |
4.3.1 数控渐进成形过程 |
4.3.2 数控渐进成形方式 |
4.3.3 数控渐进成形的应力分析 |
4.4 进给量的选择 |
4.5 工具头与波纹盘凹模之间的间隙△的设定 |
4.6 本章小节 |
第5章 波纹盘模具设计及渐进成形实验 |
5.1 引言 |
5.2 波纹盘模具设计 |
5.2.1 波纹盘特性分析 |
5.2.2 模具材料选择 |
5.2.3 模具结构的确定 |
5.3 锥形薄板渐进成形工艺性研究 |
5.4 加工轨迹规划 |
5.4.1 成形工具头轨迹包络线的分析 |
5.4.2 成形工具头轨迹对工件表面质量的影响分析 |
5.4.3 成形工具头轨迹的优化研究 |
5.4.4 回弹控制 |
5.5 波纹盘渐进成形实验 |
5.5.1 实验前准备 |
5.5.2 渐进成形实验 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(4)热冲压损伤演化力学行为与成形性预测研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 热冲压技术研究现状 |
1.2.1 热冲压技术原理及应用现状 |
1.2.2 热冲压技术热-力-相变多场问题研究现状 |
1.3 板料成形性研究现状 |
1.3.1 成形极限图及应用 |
1.3.2 韧性断裂准则及应用 |
1.3.3 损伤力学方法及应用 |
1.4 本文主要研究思路 |
2 热冲压高强度钢热-力耦合变形行为与断裂机理分析 |
2.1 引言 |
2.2 高强度硼钢22MnB5热-力模拟实验 |
2.2.1 实验材料及高温实验平台 |
2.2.2 样件制备及高温拉伸实验流程 |
2.3 高温拉伸实验结果分析 |
2.3.1 标距长度和降温速率对流变行为的影响 |
2.3.2 应变率和变形温度对流变行为的影响 |
2.4 样件微观形貌与断裂机理分析 |
2.5 硼钢22MnB5高温硬化模型 |
2.6 本章小结 |
3 适用于热冲压问题的细观损伤模型及数值实现方法 |
3.1 引言 |
3.2 GTN细观损伤力学模型 |
3.3 热冲压问题损伤模型本构积分算法 |
3.3.1 本构积分算法 |
3.3.2 用户材料子程序及数值积分流程 |
3.3.3 VUMAT子程序有效性验证 |
3.4 本章小结 |
4 热冲压高强度钢损伤参数识别及规律分析 |
4.1 引言 |
4.2 损伤参数识别及应变率效应分析 |
4.3 仿真与实验结果对比分析 |
4.4 损伤参数对仿真结果的影响 |
4.4.1 初始孔洞体积分数f_0的影响 |
4.4.2 可形核粒子体积分数f_N的影响 |
4.4.3 临界孔洞体积分数f_c的影响 |
4.4.4 失效孔洞体积分数f_F的影响 |
4.5 本章小结 |
5 热冲压高强度钢成形极限实验与预测研究 |
5.1 引言 |
5.2 成形极限图实验建立方法 |
5.2.1 成形极限实验方法 |
5.2.2 极限应变计算方法 |
5.3 硼钢22MnB5成形极限实验及结果分析 |
5.3.1 成形极限实验装置及流程 |
5.3.2 样件变形特征分析 |
5.3.3 成形极限结果及分析 |
5.4 耦合损伤的M-K模型及计算方法 |
5.4.1 经典M-K理论模型 |
5.4.2 耦合损伤M-K模型及计算流程 |
5.5 硼钢22MnB5成形性有限元仿真研究 |
5.5.1 有限元模型的建立 |
5.5.2 仿真有效性验证及样件损伤特征分析 |
5.6 成形极限预测及结果分析 |
5.6.1 耦合损伤M-K模型成形极限预测 |
5.6.2 有限元仿真成形极限预测 |
5.7 本章小结 |
6 耦合损伤的B柱热冲压仿真预测与实验验证 |
6.1 引言 |
6.2 B柱热冲压有限元模型 |
6.3 B柱热冲压实验 |
6.4 B柱热冲压仿真预测及因素分析 |
6.4.1 有限元仿真结果及验证 |
6.4.2 初始成形温度对成形性的影响 |
6.4.3 冲压速度对成形性的影响 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(5)5A06铝合金交叉筋壁板激光加热诱导成形技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题背景及研究的目的与意义 |
1.3 交叉筋壁板成形方法研究现状 |
1.3.1 滚弯成形 |
1.3.2 压弯成形 |
1.3.3 时效蠕变成形 |
1.3.4 喷丸成形技术 |
1.4 金属板材激光加热诱导成形技术研究现状 |
1.4.1 激光加热诱导成形理论研究 |
1.4.2 激光加热诱导成形有限元数值分析研究 |
1.4.3 激光加热诱导成形工艺研究 |
1.5 国内外研究现状分析 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 交叉筋壁板激光加热诱导成形基础理论及有限元解析 |
2.1 交叉筋壁板激光加热诱导成形数学模型 |
2.1.1 激光加热温度场模型 |
2.1.2 弹塑性本构模型 |
2.2 交叉筋壁板激光加热诱导成形有限元模型 |
2.2.1 温度场和热弹塑性有限元理论 |
2.2.2 基于ANSYS的有限元计算模型 |
2.3 有限元模型实验验证 |
2.3.1 光纤激光实验系统 |
2.3.2 温度场实验验证 |
2.3.3 变形场实验验证 |
2.4 本章小结 |
第3章 交叉筋壁板激光加热诱导成形仿真分析 |
3.1 5A06 铝合金平板激光加热诱导成形边缘效应有限元分析 |
3.1.1 板材激光加热诱导成形边缘效应有限元分析 |
3.1.2 一种减小边缘效应的措施 |
3.2 交叉筋壁板激光加热诱导成形温度场、应力应变场仿真分析 |
3.2.1 温度场分析 |
3.2.2 应力应变场分析 |
3.3 工艺参数对交叉筋壁板变形的影响及分析 |
3.3.1 工艺参数对变形的影响 |
3.3.2 工艺参数对交叉筋壁板变形的影响分析 |
3.4 宽度对交叉筋壁板变形的影响 |
3.5 扫描线不同部位对交叉筋壁板变形的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 交叉筋壁板激光加热诱导成形非期望扭曲变形研究 |
4.1 交叉筋壁板非期望扭曲变形现象 |
4.2 交叉筋壁板非期望扭曲变形机理 |
4.2.1 壁板多次扫描有限元分析 |
4.2.2 非期望扭曲壁板中部筋加热有限元分析 |
4.2.3 交叉筋壁板多次扫描成形后的中部筋失稳分析 |
4.3 协同变形扫描策略 |
4.3.1 不同扫描策略有限元分析 |
4.3.2 协同变形扫描策略实验验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 交叉筋壁板激光加热诱导成形实验研究 |
5.1 交叉筋壁板激光加热诱导成形装备 |
5.1.1 机床系统 |
5.1.2 激光器系统 |
5.1.3 检测系统 |
5.1.4 数控系统 |
5.1.5 红外测温系统 |
5.2 铝合金壁板表面处理技术 |
5.2.1 铝合金壁板涂覆石墨后的腐蚀现象 |
5.2.2 铝合金壁板表面腐蚀现象能谱分析 |
5.3 交叉筋壁板激光加热诱导成形精度研究 |
5.3.1 圆弧曲面成形中壁板任意位置Z向位移 |
5.3.2 扫描位置X向的位置变化研究 |
5.3.3 交叉筋壁板激光加热诱导成形精度实现方法 |
5.4交叉筋壁板激光加热诱导成形工艺实验 |
5.4.1 八个网格交叉筋壁板协同变形规律研究 |
5.4.2 十六个网格交叉筋壁板激光加热诱导成形实验研究 |
5.4.3 六十四网格大幅面交叉筋壁板的激光加热诱导成形实验 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(6)预胀形对单点渐进成形板料变形过程的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题研究背景 |
1.3 渐进成形分类及特点 |
1.3.1 渐进成形分类 |
1.3.2 渐进成形的特点 |
1.4 金属板料渐进成形的研究进展 |
1.4.1 基础理论的研究进展 |
1.4.2 成形性能及成形极限的研究 |
1.4.3 加工轨迹的研究进展 |
1.4.4 成形精度的研究进展 |
1.4.5 渐进成形数值模拟研究 |
1.5 本课题来源及主要研究内容 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 预胀—渐进成形复合成形研究目的和意义 |
1.5.3 本课题研究内容及研究方法 |
1.6 本章小结 |
第二章 单点渐进成形和胀形理论分析 |
2.1 渐进成形原理 |
2.2 正向压下变形 |
2.3 横向拉胀变形 |
2.4 层间变形 |
2.5 胀形原理及变形分析 |
2.5.1 胀形原理 |
2.5.2 胀形变形分析 |
2.6 预胀形-单点渐进成形方法的提出 |
2.7 本章小结 |
第三章 预胀形-单点渐进成形实验及模拟方案 |
3.1 实验方案 |
3.2 实验条件 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验设备 |
3.3 模拟方案 |
3.4 渐进成形数值模拟关键问题的处理 |
3.4.1 网格划分和材料模型的建立 |
3.4.2 接触及边界条件处理 |
3.4.3 加工路径规划 |
3.5 复合渐进成形有限元模型的建立 |
3.5.1 胀形预成形 |
3.5.2 渐进终成形 |
3.5.3 模拟结果验证 |
3.6 本章小结 |
第四章 单点渐进成形实验结果分析 |
4.1 厚度分析 |
4.1.1 理论厚度 |
4.1.2 实验厚度 |
4.2 减薄率分析 |
4.2.1 测量设备介绍 |
4.2.2 厚度减薄率分析 |
4.3 金相分析 |
4.3.1 金相试样制备 |
4.3.2 变形前后板料金相组织变化 |
4.4 本章小结 |
第五章 预胀形对板料单点渐进成形的影响 |
5.1 成形精度 |
5.2 厚度及减薄率对比 |
5.2.1 复合成形板料理论厚度分布 |
5.2.2 厚度及减薄率对比分析 |
5.3 金相组织对比分析 |
5.4 等效变形对比分析 |
5.5 平均应力对比分析 |
5.6 等效应力分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(7)AZ31B镁合金多道次单点渐进热成形工艺模拟优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 多道次单点渐进成形国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 研究目的及研究内容 |
第二章 多道次单点渐进热成形理论及难点概述 |
2.1 引言 |
2.2 单点渐进成形分类 |
2.2.1 无模单点渐进成形 |
2.2.2 有模单点渐进成形 |
2.2.3 多道次单点渐进成形 |
2.3 多道次单点渐进成形应变分析 |
2.4 镁合金本构模型建立 |
2.4.1 数值模拟本构模型选取 |
2.5 多道次单点渐进成形刀路轨迹生成 |
2.6 本章小结 |
第三章 AZ31B镁合金多道次单点渐进热成形有限元模拟 |
3.1 问题描述 |
3.2 AZ31B镁合金板材性能分析 |
3.2.1 试验材料 |
3.2.2 试验设备 |
3.2.3 AZ31B镁合金室温拉伸试验 |
3.2.4 AZ31B镁合金板料中高温拉伸试验 |
3.3 有限元模型建立 |
3.3.1 单元类型选取及实常数定义 |
3.3.2 材料模型选取 |
3.3.3 三维模型建立及网格划分 |
3.3.4 接触设置 |
3.3.5 模型约束设置 |
3.4 k文件生成及求解 |
3.5 模拟结果 |
3.6 凸台问题的解决 |
3.6.1 成形策略一模拟结果 |
3.6.2 成形策略二模拟结果 |
3.7 本章小结 |
第四章 AZ31B镁合金多道次单点渐进热成形工艺参数研究 |
4.1 引言 |
4.2 各道次成形深度差 |
4.2.1 试验一模拟结果 |
4.2.2 试验二模拟结果 |
4.2.3 试验三模拟结果 |
4.3 截面圆弧设计 |
4.4 成形道次数的影响 |
4.5 成形温度的影响 |
4.6 成形工具直径的影响 |
4.7 压下量的影响 |
4.8 进给速度的影响 |
4.9 本章小结 |
第五章 圆筒直壁件模拟优化及实验验证 |
5.1 实验设备 |
5.1.1 成形工具 |
5.1.2 夹持装置 |
5.1.3 加热装置及成形机床 |
5.2 工艺参数优化 |
5.2.1 三道次成形工艺参数优化 |
5.2.2 四道次成形工艺参数优化 |
5.3 实验验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(8)搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 渐进成形技术及其特点 |
1.2.1 金属板料渐进成形的原理 |
1.2.2 金属板料渐进成形的特点 |
1.3 渐进成形的研究现状 |
1.3.1 板料渐进成形性能 |
1.3.2 板料变形理论计算模型 |
1.3.3 板料的成形精度和控制 |
1.3.4 难加工材料板料的温/热成形 |
1.3.5 搅拌摩擦渐进成形 |
1.4 论文的主要研究内容 |
1.5 课题来源 |
第2章 板料局部温升的作用机制和单因素研究 |
2.1 表征方法 |
2.1.1 实验设计 |
2.1.2 实验过程 |
2.1.3 实验结果与讨论 |
2.2 作用机制 |
2.2.1 单次沟槽实验 |
2.2.2 往复沟槽实验 |
2.3 单因素实验 |
2.3.1 实验材料 |
2.3.2 实验设计 |
2.3.3 实验结果与讨论 |
2.4 本章小结 |
第3章 板料局部温升影响因素的实验研究 |
3.1 温升的正交实验研究 |
3.1.1 实验设计 |
3.1.2 实验过程 |
3.1.3 实验结果 |
3.1.4 分析与讨论 |
3.2 温升的响应面研究 |
3.2.1 实验设计 |
3.2.2 实验结果 |
3.2.3 分析与讨论 |
3.2.4 对比与讨论 |
3.2.5 回归分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 板料局部温升的数学模型 |
4.1 模型推导 |
4.1.1 过程描述与简化 |
4.1.2 数学描写 |
4.1.3 瞬时集中线热源作用下的传热过程 |
4.1.4 线状连续固定热源作用下的传热过程 |
4.1.5 线状连续移动热源作用下的传热过程 |
4.2 有效热功率 |
4.2.1 热功率的计算 |
4.2.2 方差分析 |
4.2.3 回归分析与回归评价 |
4.3 温升模型的建立及讨论 |
4.3.1 温升模型 |
4.3.2 温度曲线 |
4.3.3 等温线 |
4.4 板料温度变化规律 |
4.5 本章小结 |
第5章 搅拌摩擦渐进成形数值模拟研究 |
5.1 等效工具等效温度方法 |
5.1.1 方法的提出 |
5.1.2 等效温度获取过程 |
5.1.3 镁合金AZ31B板料的等效工具等效温度模型 |
5.1.4 数值模拟温度场分布和模型验证 |
5.2 镁合金盒形零件搅拌摩擦渐进成形数值模拟 |
5.2.1 实验过程 |
5.2.2 数值模拟设置 |
5.2.3 数值模拟结果及分析 |
5.2.4 数值模拟结果验证 |
5.3. 本章小结 |
第6章 搅拌摩擦渐进成形组织和力学性能的研究 |
6.1 搅拌摩擦渐进成形后镁合金的晶粒变化 |
6.1.1 实验设计 |
6.1.2 实验过程 |
6.1.3 实验结果 |
6.1.4 数据分析 |
6.1.5 结果讨论 |
6.2 搅拌摩擦渐进成形后镁合金力学性能的变化 |
6.2.1 实验过程 |
6.2.2 实验结果 |
6.3 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
(9)高强钢热成形接触导热和零件力学性能及工艺优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 热冲压成形技术 |
1.2 热冲压成形的研究动态 |
1.3 主要研究的内容 |
1.4 本章小结 |
2 高强钢热成形接触热阻反演研究 |
2.1 热传导反问题 |
2.2 接触热阻预测实验过程 |
2.3 接触热阻计算方法 |
2.4 结果及讨论 |
2.5 本章小结 |
3 高强钢热冲压成形均匀化冷却优化分析 |
3.1 高强钢热成形热温度场模型分析 |
3.2 非均匀温度场对热冲压成形零件质量的影响 |
3.3 温度场分布不均匀产生的原因 |
3.4 实现高强钢热冲压成形均匀化冷却方法及数值模拟 |
3.5 本章小结 |
4 高强钢热成形零件力学性能预测及工艺参数优化 |
4.1 高强度钢热成形微观组织预测基本理论 |
4.2 利用冷却路径预测零件力学性能 |
4.3 基于变模温的选择性冷却工艺参数优化获得预定零件力学性能 |
4.4 数值模拟及实验验证 |
4.5 本章小结 |
5 高强钢热成形中冷却过程对摩擦的影响 |
5.1 高强钢热成形摩擦实验 |
5.2 结果及讨论 |
5.3 本章小结 |
6 高强钢汽车B柱热冲压成形工艺优化及模拟 |
6.1 某汽车B柱加强板冷成形改热成形研究 |
6.2 某汽车B柱加强板成形性优化分析 |
6.3 结论及小结 |
7 全文总结 |
7.1 本文主要完成的工作 |
7.2 主要创新及结论 |
7.3 未来工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读博士学位期间发表或录用的论文 |
(10)基于热成形高强钢板的车身结构轻量化分析与优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文选题背景及课题来源 |
1.1.1 课题研究背景 |
1.1.2 课题来源 |
1.2 国内外车身轻量化技术发展现状 |
1.2.1 新材料实现车身轻量化 |
1.2.2 结构优化设计实现车身轻量化 |
1.2.3 新的车身制造工艺与成形技术 |
1.3 车身轻量化技术中的关键科学问题 |
1.3.1 高强度钢板的基础性能和力学行为表征 |
1.3.2 高强度钢板热成形数值模拟 |
1.3.3 基于高强度钢板的车身结构多目标优化 |
1.3.4 综合减重优化的 MSOT 方法建立 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 高强度热成形钢的基础性能和力学表征 |
2.1 引言 |
2.2 热成形钢的组织性能和工艺 |
2.2.1 组织性能 |
2.2.2 热处理工艺 |
2.3 热成形钢的冷态力学性能及本构关系 |
2.3.1 冷态拉伸试验研究 |
2.3.2 本构关系 |
2.4 热成形钢的热态力学性能及本构关系 |
2.4.1 热态拉伸试验研究 |
2.4.2 热态材料模型 |
2.5 热成形钢高温成形极限 |
2.5.1 试验目的和方法 |
2.5.2 试验结果分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 高强度钢板热成形数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 热冲压成形的机理 |
3.3 热冲压有限变形理论 |
3.3.1 热冲压成形中单元模型 |
3.3.2 热弹塑性本构关系和屈服准则 |
3.3.3 接触和摩擦模型 |
3.4 热冲压成形中热力学分析 |
3.5 热冲压成形中热力耦合有限元列式求解 |
3.5.1 有限控制方程的显示积分算法 |
3.5.2 显示积分算法的稳定条件 |
3.6 典型车身部件热成形数值模拟分析 |
3.6.1 车身热成形部件展开反求 |
3.6.1.1 反向模拟反求方法的基本原理 |
3.6.1.2 成形件展开分析 |
3.6.2 车身部件热成形工艺参数研究 |
3.6.2.1 热冲压成形有限元模型建立 |
3.6.2.2 压边力对部件的成形性能影响分析 |
3.6.2.3 摩擦系数对部件成形性能影响分析 |
3.6.2.4 冲压速度对部件成形性能影响分析 |
3.6.3 车身部件热成形数值模拟 |
3.6.3.1 压边和成形后结果分析 |
3.6.3.2 保压和淬火后结果分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 多维因素下车身结构性能仿真分析 |
4.1 引言 |
4.2 车身结构静动态特性分析 |
4.2.1 白车身有限元模型的建立 |
4.2.2 白车身静刚度分析 |
4.2.2.1 边界条件 |
4.2.2.2 静刚度计算与结果分析 |
4.2.3 白车身模态分析 |
4.2.3.1 车身结构模态分析的基本理论 |
4.2.3.2 模态计算与结果分析 |
4.3 车身结构强度分析 |
4.3.1 车身结构强度分析的基本理论 |
4.3.2 有限元模型及边界条件 |
4.3.3 结构强度计算与结果分析 |
4.4 车身结构碰撞仿真分析 |
4.4.1 碰撞仿真的基本理论 |
4.4.2 40%正面偏置障碍壁碰撞分析 |
4.4.2.1 碰撞模型的建立 |
4.4.2.2 碰撞仿真结果分析 |
4.4.3 侧面碰撞仿真分析 |
4.4.3.1 碰撞模型的建立 |
4.4.3.2 碰撞仿真结果分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 高强度钢板材料分布规律与轻量化目标零件选择 |
5.1 引言 |
5.2 车身结构受力特征分析 |
5.2.1 基于正碰的受力特征分析 |
5.2.2 基于侧碰的受力特征分析 |
5.2.3 基于疲劳工况和静动态的受力特征分析 |
5.3 白车身高强度钢板分布规律和方案 |
5.3.1 白车身结构高强度钢板选用因素 |
5.3.2 白车身结构高强度钢板分布规律 |
5.4 白车身轻量化目标零部件选择 |
5.4.1 灵敏度分析模型的设定和参与零部件的筛选 |
5.4.2 直接灵敏度分析 |
5.4.3 相对灵敏度分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 车身板厚结构多目标优化 |
6.1 引言 |
6.2 车身板厚结构多目标优化的基本理论 |
6.2.1 试验设计 |
6.2.1.1 全因子设计 |
6.2.1.2 正交数组 |
6.2.1.3 空间填充设计 |
6.2.2 近似模型 |
6.2.2.1 响应面方法 |
6.2.2.2 径向基函数模型 |
6.2.2.3 克里格模型 |
6.2.3 近似模型的误差分析 |
6.2.4 多目标遗传算法 |
6.3 车身板厚结构多目标优化设计的近似模型建立 |
6.3.1 基于静动态性能的试验方案和近似模型建立 |
6.3.1.1 试验方案设计和响应值计算 |
6.3.1.2 基于试验方案的主效应和 Pareto 分析 |
6.3.1.3 基于试验方案的近似模型建立 |
6.3.2 基于碰撞安全性的试验方案和近似模型建立 |
6.3.2.1 正碰安全性试验方案和近似模型建立 |
6.3.2.2 侧碰安全性试验方案和近似模型建立 |
6.4 车身板厚结构多目标优化方案与计算结果分析 |
6.4.1 基于静动态性能的轻量化优化 |
6.4.1.1 优化设计的数学模型 |
6.4.1.2 优化计算结果分析 |
6.4.2 基于正面碰撞安全性的轻量化优化 |
6.4.2.1 优化设计的数学模型 |
6.4.2.2 优化计算结果分析 |
6.4.3 基于侧面碰撞安全性的轻量化优化 |
6.4.3.1 优化设计的数学模型 |
6.4.3.2 优化计算结果分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 车身板厚结构多目标优化的实验和验证分析 |
7.1 引言 |
7.2 车身结构模态实验 |
7.2.1 模态实验系统 |
7.2.2 模态实验方法 |
7.2.3 模态实验结果与分析 |
7.3 碰撞实验 |
7.3.1 正面 40%可变形吸能壁障偏置碰撞实验 |
7.3.1.1 实验系统 |
7.3.1.2 实验方法 |
7.3.1.3 实验结果分析与仿真对比 |
7.3.2 侧面碰撞可变形吸能壁障实验 |
7.3.2.1 实验系统 |
7.3.2.2 实验方法 |
7.3.2.3 实验结果分析与仿真对比 |
7.4 车身板厚结构多目标优化效果综合验证 |
7.4.1 车身结构疲劳强度仿真验证 |
7.4.2 正面碰撞安全性仿真验证 |
7.4.3 侧面碰撞安全性仿真验证 |
7.5 本章小结 |
总结与展望 |
论文总结 |
论文创新点 |
展望研究 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
四、金属板料成形中物性参数辨识与应变路径控制(论文参考文献)
- [1]考虑温成形历史的AA5754铝合金构件静力学性能研究[D]. 王鹏跃. 吉林大学, 2021(01)
- [2]人工时效时间及预拉伸对6061铝合金弯曲变形回弹行为的影响研究[D]. 李婷. 宁夏大学, 2020(03)
- [3]可展开结构波纹盘成形模具设计及工艺研究[D]. 赵川. 北华航天工业学院, 2020(08)
- [4]热冲压损伤演化力学行为与成形性预测研究[D]. 刘文权. 大连理工大学, 2018(08)
- [5]5A06铝合金交叉筋壁板激光加热诱导成形技术研究[D]. 付守冲. 哈尔滨工业大学, 2018
- [6]预胀形对单点渐进成形板料变形过程的影响[D]. 周玉. 安徽工业大学, 2017(02)
- [7]AZ31B镁合金多道次单点渐进热成形工艺模拟优化[D]. 癿建建. 重庆交通大学, 2017(05)
- [8]搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升特性研究[D]. 李丽华. 青岛科技大学, 2016(08)
- [9]高强钢热成形接触导热和零件力学性能及工艺优化研究[D]. 王超. 华中科技大学, 2014(07)
- [10]基于热成形高强钢板的车身结构轻量化分析与优化[D]. 李纪雄. 华南理工大学, 2014(12)